JP2016152612A - 弾性波デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】信頼性が良好な弾性波デバイスを提供すること。
【解決手段】支持基板１０と、前記支持基板上に接合された圧電基板１２と、前記圧電基板上に形成された弾性波素子１８と、前記支持基板上に前記弾性波素子を囲んで設けられた枠体２２と、前記枠体上に、前記弾性波素子が露出する空洞２６を前記圧電基板上に有して設けられた基板２８と、を備え、前記圧電基板の面方向において、同じ方向における前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差よりも、前記同じ方向における前記支持基板と前記基板との線膨張係数の差が小さく、前記弾性波素子が形成された領域の前記圧電基板は残存し、前記枠体が形成された領域の前記圧電基板は除去されている弾性波デバイス。
【選択図】図３
【解決手段】支持基板１０と、前記支持基板上に接合された圧電基板１２と、前記圧電基板上に形成された弾性波素子１８と、前記支持基板上に前記弾性波素子を囲んで設けられた枠体２２と、前記枠体上に、前記弾性波素子が露出する空洞２６を前記圧電基板上に有して設けられた基板２８と、を備え、前記圧電基板の面方向において、同じ方向における前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差よりも、前記同じ方向における前記支持基板と前記基板との線膨張係数の差が小さく、前記弾性波素子が形成された領域の前記圧電基板は残存し、前記枠体が形成された領域の前記圧電基板は除去されている弾性波デバイス。
【選択図】図３
Description
本発明は、弾性波デバイスに関する。
弾性波を利用した弾性波デバイスとして、弾性波素子が形成された圧電基板と弾性波素子上に空洞を有するように設けられた基板とを、弾性波素子を囲む枠体で接合したものが知られている。このような弾性波デバイスにおいて、圧電基板と基板とを異なる材料としたものや（例えば、特許文献１参照）、圧電基板と基板とを同じ材料としたもの（例えば、特許文献２参照）が知られている。また、基板側にも弾性波素子を形成したものが知られている（例えば、特許文献３参照）。さらに、２枚の基板の少なくとも一方に素子を形成し、２枚の基板を樹脂によって接合した薄膜デバイスが知られている（例えば、特許文献４参照）。
特許文献１のように、圧電基板と基板とに異なる材料を用いた場合、線膨張係数の差によって応力が発生し、弾性波デバイスの信頼性が低下してしまう。特許文献２のように、圧電基板と基板とに同じ材料を用いた場合、応力は緩和される。しかしながら、基板の材料を、圧電基板（例えばタンタル酸リチウム基板やニオブ酸リチウム基板など）の材料に合わせることになるため、強度を確保することが難しくなり、弾性波デバイスの信頼性が低下してしまう。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、信頼性が良好な弾性波デバイスを提供することを目的とする。
本発明は、支持基板と、前記支持基板上に接合された圧電基板と、前記圧電基板上に形成された第１弾性波素子と、前記支持基板上に前記第１弾性波素子を囲んで設けられた枠体と、前記枠体上に、前記第１弾性波素子が露出する空洞を前記圧電基板上に有して設けられた基板と、を備え、前記圧電基板の面方向において、同じ方向における前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差よりも、前記同じ方向における前記支持基板と前記基板との線膨張係数の差が小さく、前記第１弾性波素子が形成された領域の前記圧電基板は残存し、前記枠体が形成された領域の前記圧電基板は除去されていることを特徴とする弾性波デバイスである。
上記構成において、前記支持基板と前記基板との間に、前記支持基板に設けられた前記第１弾性波素子に電気的に接続する配線と前記基板に設けられた配線とに接続する突起電極を備え、前記突起電極が形成された領域の前記圧電基板は除去されている構成とすることができる。
上記構成において、前記枠体は、前記同じ方向における前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差よりも、前記同じ方向における前記支持基板の線膨張係数との差が小さい材料を含む構成とすることができる。
上記構成において、前記同じ方向は、前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差が最も大きくなる方向である構成とすることができる。
上記構成において、前記支持基板と前記基板とは、同じ材料からなる構成とすることができる。
上記構成において、前記支持基板は、サファイア基板である構成とすることができる。
上記構成において、前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板である構成とすることができる。
上記構成において、前記圧電基板は、回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板であり、前記回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または前記回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板のＸ軸方向における前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差よりも、前記Ｘ軸方向における前記支持基板と前記基板との線膨張係数の差が小さい構成とすることができる。
上記構成において、前記基板下に、前記空洞に露出して設けられた第２弾性波素子を備える構成とすることができる。
本発明によれば、信頼性が良好な弾性波デバイスを得ることができる。
まず、比較例に係る弾性波デバイスについて説明する。図１（ａ）は、比較例１に係る弾性波デバイスの平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図１（ａ）は、基板７８などを透視して図示している。図１（ａ）及び図１（ｂ）のように、比較例１の弾性波デバイス５００は、圧電基板７０上に、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）や反射器を含む複数の弾性波素子７２が形成されている。圧電基板７０は、例えばタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）又はニオブ酸リチウム基板（ＬＮ基板）である。
圧電基板７０上に、複数の弾性波素子７２を囲む枠体７４が形成されている。枠体７４上に、弾性波素子７２上に空洞７６を有するように、基板７８が設けられている。基板７８は、圧電基板７０とは異なる材料からなる基板であり、例えばサファイア基板又はシリコン基板（Ｓｉ基板）である。
圧電基板７０上に、弾性波素子７２に接続する配線８０が形成されている。配線８０上に、基板７８を貫通するビア配線８２に接続する突起電極８４が形成されている。ビア配線８２上に、外部との接続に用いられる端子８６が形成されている。
比較例１では、圧電基板７０と基板７８とが枠体７４によって接合されている。圧電基板７０と基板７８とは、異なる材料からなるため、圧電基板７０の面方向における線膨張係数が異なる。このため、熱の変化によって応力が発生してしまう。例えば、圧電基板７０と基板７８とを枠体７４で接合する際の熱によって応力が発生してしまう。このため、弾性波デバイスの信頼性が低下してしまう。
次に、比較例２に係る弾性波デバイスについて説明する。比較例２の弾性波デバイスは、基板７８が圧電基板７０と同じ材料からなる点以外は、比較例１の弾性波デバイスと同じであるため図示を省略する。例えば、圧電基板７０がＬＴ基板である場合は、基板７８もＬＴ基板であり、圧電基板７０がＬＮ基板である場合は、基板７８もＬＮ基板である。
比較例２では、圧電基板７０と基板７８とが同じ材料からなるため、応力は緩和される。しかしながら、ＬＴ及びＬＮは、硬度が比較的低く（サファイアのモース硬度が９に対して、ＬＴは５．５、ＬＮは５）且つヤング率が比較的小さい（サファイアのヤング率が４７０ＧＰａに対して、ＬＴは２３０ＧＰａ、ＬＮは２０３ＧＰａ）。このため、基板７８がＬＴ基板又はＬＮ基板である場合には十分な強度を確保することが難しく、弾性波デバイスの信頼性が低下してしまう。
次に、比較例３に係る弾性波デバイスについて説明する。図２は、比較例３に係る弾性波デバイスの断面図である。比較例３の弾性波デバイス６００は、図２のように、圧電基板７０が、薄層化されて、支持基板８８上に接合されている。支持基板８８は、圧電基板７０と異なる材料からなる基板であり、例えばサファイア基板又はＳｉ基板である。基板７８は、支持基板８８と同じ材料からなる基板である。例えば、支持基板８８がサファイア基板である場合は、基板７８もサファイア基板であり、支持基板８８がＳｉ基板である場合は、基板７８もＳｉ基板である。その他の構成は、比較例１と同じであり説明を省略する。
比較例３では、圧電基板７０（例えばＬＴ基板又はＬＮ基板）が、支持基板８８（例えばサファイア基板又はＳｉ基板）上に接合されている。サファイア及びＳｉはＬＴ及びＬＮよりも線膨張係数が小さいことから、弾性波デバイスの温度特性を向上させることができる。一方、応力の点に関しては、圧電基板７０が基板７８と同じ材料からなる支持基板８８上に接合されていることから若干緩和されるものの、未だ大きな状態にある。このため、弾性波デバイスの信頼性は低下してしまう。
そこで、弾性波デバイスの信頼性を良好にすることが可能な実施例について以下に説明する。
図３（ａ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。なお、図３（ａ）は、基板２８などを透視して図示している。図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、実施例１の弾性波デバイス１００は、支持基板１０上に圧電基板１２が接合されている。支持基板１０と圧電基板１２とは異なる材料からなる基板である。支持基板１０は、例えばサファイア基板である。圧電基板１２は、例えば４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板である。また、支持基板１０の厚さは、例えば５０μｍから１５０μｍであり、圧電基板１２の厚さは、例えば４０μｍ以下である。
圧電基板１２の上面に、ＩＤＴ（Interdigital Transducer）１４及び反射器１６が形成されている。ＩＤＴ１４は、圧電基板１２内または表面に弾性波を励振する。反射器１６は、弾性波を反射する。ＩＤＴ１４及び反射器１６は、例えば共振器などの弾性波素子１８を形成する。ＩＤＴ１４及び反射器１６は、例えばアルミニウム膜、銅膜、又は銅が添加されたアルミニウム膜などの金属膜である。
支持基板１０上に、配線２０と枠体２２とが形成されている。配線２０は、弾性波素子１８同士、及び／又は、弾性波素子１８と突起電極２４とを電気的に接続する。突起電極２４は、配線２０上に形成され、基板２８を貫通するビア配線３０に電気的に接続されている。枠体２２は、複数の弾性波素子１８を囲んで形成されている。配線２０は、例えば下からチタン膜及び金膜などが積層された金属膜である。枠体２２は、例えば下からチタン膜、金膜、半田、及び銅膜などが積層された金属膜である。突起電極２４は、例えば下から半田及び銅膜などが積層された金属膜である。
圧電基板１２は、弾性波素子１８が形成された領域には残存しているが、その他の領域では除去されている。したがって、配線２０及び枠体２２が形成された領域では、圧電基板１２は支持基板１０が露出するように除去されている。すなわち、配線２０と支持基板１０との間、及び、枠体２２と支持基板１０との間には、圧電基板１２は形成されていない。圧電基板１２は、製造誤差又は製造マージンを考慮すると、弾性波素子１８が形成された領域より数μｍから１０μｍ程度広い場合が好ましい。
枠体２２上に、弾性波素子１８が露出する空洞２６が圧電基板１２上に形成されるように、基板２８が設けられている。これにより、弾性波素子１８は気密封止されている。また、弾性波素子１８が空洞２６に露出しているため、弾性波素子１８のＩＤＴ１４の振動が妨げられることが抑制される。基板２８は、例えば支持基板１０と同じ材料からなる基板であり、サファイア基板である。支持基板１０の上面と基板２８の下面との間隔は、例えば１０μｍ〜５０μｍである。また、基板２８の厚さは、例えば５０μｍ〜１００μｍである。基板２８を貫通するビア配線３０上には、外部との接続に用いられる端子３２が形成されている。ビア配線３０は、例えば金膜又は銅膜などの金属膜である。端子３２は、例えば下から銅膜、ニッケル膜、金膜などが積層された金属膜である。
ここで、支持基板１０と圧電基板１２と基板２８との間の線膨張係数の関係について説明する。上述したように、支持基板１０と基板２８は、例えばサファイア基板であり、圧電基板１２は、例えば４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板である。４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板は、面方向において線膨張係数の値が大きく異なり、弾性波の伝搬方向（すなわち、Ｘ軸方向）の線膨張係数は１６．１ｐｐｍ／℃で、弾性波の伝搬方向に垂直方向の線膨張係数は９．５ｐｐｍ／℃である。一方、サファイア基板の線膨張係数は面方向において概ね７ｐｐｍ／℃程度である。このことから、支持基板１０と圧電基板１２と基板２８との間の線膨張係数は、圧電基板１２の面方向において、同じ方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該同じ方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さい関係となっている。例えば、弾性波の伝搬方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差（１６．１−７＝９．１ｐｐｍ／℃）よりも、弾性波の伝搬方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差（７−７＝０ｐｐｍ／℃）が小さくなっている。
図３（ａ）のように、圧電基板１２上に形成された複数の弾性波素子１８は、直列共振器Ｓ１からＳ３及び並列共振器Ｐ１、Ｐ２を構成する。１又は複数の直列共振器Ｓ１からＳ３は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に、配線２０を介して直列に接続されている。１又は複数の並列共振器Ｐ１及びＰ２は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に、配線２０を介して並列に接続されている。並列共振器Ｐ１及びＰ２は、配線２０を介してグランド端子ＧＮＤに電気的に接続されている。
図４（ａ）から図５（ｃ）は、実施例１に係る弾性波デバイスの製造方法を示す断面図である。図４（ａ）から図４（ｃ）は、支持基板１０側の製造方法を示す断面図であり、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、基板２８側の製造方法を示す断面図であり、図５（ｃ）は、支持基板１０と基板２８との接合工程を示す断面図である。図４（ａ）から図４（ｃ）の製造工程と図５（ａ）及び図５（ｂ）の製造工程とは、別々に（例えば並行して）行われる。
まず、支持基板１０側の製造方法を説明する。図４（ａ）のように、支持基板１０の上面に圧電基板１２を接合する。支持基板１０と圧電基板１２との接合は、例えば表面を活性化し常温接合する方法で行う。その後、圧電基板１２上に金属膜からなるＩＤＴ１４及び反射器１６を形成して弾性波素子１８を形成する。金属膜の形成は、スパッタリング法又は蒸着法を用いることができ、パターン形成はエッチング法又はリフトオフ法を用いることができる。
図４（ｂ）のように、圧電基板１２上にマスク層５０を形成する。マスク層５０は、例えばフォトレジストである。弾性波素子１８上のマスク層５０は残存し、他の領域はマスク層５０の開口となっている。マスク層５０をマスクに圧電基板１２を除去する。圧電基板１２の除去は、エッチング法又はブラスト法を用いることができる。これにより、弾性波素子１８が形成された領域以外の領域の圧電基板１２が除去され、支持基板１０が露出する。
図４（ｃ）のように、マスク層５０を除去する。その後、支持基板１０上にマスク層５２を形成する。マスク層５２は、例えばフォトレジストである。配線２０及び枠体２２が形成されるべき領域はマスク層５２の開口となっていて、他の領域のマスク層５２は残存している。マスク層５２をマスクとして、支持基板１０上に金属膜からなる配線２０と枠体２２の下層２２ａとを形成する。金属膜の形成はスパッタリング法、蒸着法、又はめっき法を用いることができる。金属膜を形成した後、マスク層５２は除去する。
次に、基板２８側の製造方法を説明する。図５（ａ）のように、基板２８を貫通するビア配線３０と、ビア配線３０に接続された端子３２と、を形成する。ビア配線３０は、基板２８を貫通する孔を形成した後、当該孔に金属膜を埋め込むことで形成できる。端子３２は、スパッタリング法又は蒸着法で金属膜を形成した後、エッチング法又はリフトオフ法でパターン形成をすることで形成できる。
図５（ｂ）のように、基板２８の端子３２とは反対側の面上にマスク層５４を形成する。マスク層５４は、例えばフォトレジストである。枠体２２及び突起電極２４が形成されるべき領域はマスク層５４の開口となっていて、他の領域のマスク層５４は残存している。マスク層５４をマスクとして、基板２８上に金属膜からなる枠体２２の上層２２ｂと突起電極２４とを形成する。金属膜の形成はスパッタリング法、蒸着法、又はめっき法を用いることができる。金属膜を形成した後、マスク層５４は除去する。
図４（ａ）から図５（ｂ）の製造工程を行った後、図５（ｃ）のように、基板２８に形成した枠体２２の上層２２ｂを、支持基板１０上に形成した枠体２２の下層２２ａに接合させる。これにより、弾性波素子１８上に空洞２６が形成されると共に、弾性波素子１８が気密封止される。また、突起電極２４が配線２０に接合される。以上により、実施例１に係る弾性波デバイスが製造できる。
実施例１によれば、支持基板１０、圧電基板１２、及び基板２８の線膨張係数は、圧電基板１２の面方向において、同じ方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該同じ方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さい関係となっている。そして、図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、支持基板１０上に接合された圧電基板１２は、弾性波素子１８が形成された領域においては残存し、枠体２２が形成された領域においては除去されている。これにより、枠体２２は、線膨張係数の差が比較的小さい支持基板１０と基板２８とに接合されるため、応力を緩和することができる。また、基板２８は圧電基板１２とは異なる材料からなるため、基板２８の強度を確保することができる。したがって、良好な信頼性を得ることができる。
なお、実施例１において、圧電基板１２は４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板である場合を例に示したが、これに限らず、その他のカット角や伝搬方向を有するＬＴ基板又はＬＮ基板の場合や、ＬＴ基板、ＬＮ基板以外の圧電基板の場合でもよい。例えば、圧電基板１２は、３６°〜４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板でもよい。
表１は、圧電基板１２の一例と、それぞれの面方向において、弾性波の伝搬方向における線膨張係数及び弾性波の伝搬方向に垂直な方向における線膨張係数と、を示している。
表１によれば、圧電基板１２が回転ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板又は回転ＹカットＸ伝搬ＬＮ基板である場合、弾性波の伝搬方向（すなわち、Ｘ軸方向）における線膨張係数が大きな値となっている。したがって、圧電基板１２が回転ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板又は回転ＹカットＸ伝搬ＬＮ基板である場合には、弾性波の伝搬方向（Ｘ軸方向）における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該伝搬方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数との差が小さければよい。つまり、圧電基板１２の線膨張係数が最も大きい方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さければよい。言い換えると、支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差が最も大きくなる方向における、支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さければよい。
また、表１によれば、回転ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板又は回転ＹカットＸ伝搬ＬＮ基板は、弾性波の伝搬方向に垂直な方向における線膨張係数は比較的小さな値となっている。したがって、圧電基板１２が回転ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板又は回転ＹカットＸ伝搬ＬＮ基板である場合には、弾性波の伝搬方向に垂直な方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該垂直な方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さいことが好ましい。これにより、支持基板１０の線膨張係数と基板２８の線膨張係数とを近づけることができる。
また、表１によれば、Ｘカット回転Ｙ伝搬ＬＴ基板では、弾性波の伝搬方向に垂直な方向における線膨張係数が大きな値となり、弾性波の伝搬方向における線膨張係数は比較的小さな値となっている。したがって、圧電基板１２がＸカット回転Ｙ伝搬ＬＴ基板である場合には、弾性波の伝搬方向に垂直な方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該垂直な方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さければよい。弾性波の伝搬方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該伝搬方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さいことが好ましい。
また、表１によれば、ＹカットＺ伝搬ＬＮ基板では、弾性波の伝搬方向における線膨張係数は大きな値となり、弾性波の伝搬方向に垂直な方向における線膨張係数は比較的小さな値となっている。したがって、圧電基板１２がＹカットＺ伝搬ＬＮ基板である場合には、弾性波の伝搬方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該伝搬方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さければよい。弾性波の伝搬方向に垂直な方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該垂直な方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さいことが好ましい。
また、実施例１によれば、図３（ａ）及び図３（ｂ）のように、圧電基板１２は、突起電極２４が形成された領域においても除去されている。これにより、突起電極２４は、線膨張係数の差が比較的小さい支持基板１０と基板２８とに接合されるため、応力を緩和することができる。
また、実施例１によれば、支持基板１０と基板２８とは同じ材料からなるため、応力をより緩和することができる。なお、実施例１では、支持基板１０と基板２８とが共にサファイア基板である場合を例に示したが、共にＳｉ基板（線膨張係数：３．４ｐｐｍ／℃）など、他の基板の場合でもよい。
また、実施例１によれば、枠体２２は、例えば弾性波の伝搬方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該伝搬方向における支持基板１０の線膨張係数との差が小さい材料（例えばチタン（線膨張係数：８．６ｐｐｍ／℃）など）を含んでいる。これにより、枠体２２の線膨張係数を支持基板１０の線膨張係数に近づけることができ、応力が大きくなることを抑制できる。なお、応力緩和の点から、枠体２２に含まれる上記材料は、支持基板１０及び基板２８の少なくとも一方に接して形成される場合が好ましい。また、例えば支持基板１０がＳｉ基板である場合には、枠体２２は上記材料としてタングステン（線膨張係数：４ｐｐｍ／℃）やモリブデン（線膨張係数：５ｐｐｍ／℃）を含むことが好ましい。また、枠体２２は、上記材料としてＦｅＮｉ系合金（線膨張係数：０．５〜１５ｐｐｍ／℃）などを含んでいてもよい。
また、実施例１によれば、枠体２２は金属膜であるので、枠体２２が樹脂膜である場合に比べて、弾性波素子１８の気密性を向上させることができる。また、圧電基板１２が、圧電基板１２よりも線膨張係数の小さい支持基板１０上に接合されているため、弾性波素子１８の温度特性を向上させることができる。
なお、実施例１においては、配線２０は、圧電基板１２の端において、段差を越えて形成されることになる。このため、配線２０の断線を抑制する点から、圧電基板１２の端は傾斜状に形成されていてもよい。また、圧電基板１２の端を傾斜状に形成しない場合には、配線２０の厚さを調整することで、断線を抑制してもよい。
なお、実施例１では、弾性表面波デバイスを例に説明したが、弾性境界波デバイス又はラブ波デバイスでもよい。
図６（ａ）及び図６（ｂ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの平面図、図６（ｃ）は、実施例１の変形例１に係る弾性波デバイスの断面図である。図６（ａ）から図６（ｃ）のように、実施例１の変形例１の弾性波デバイス１１０は、基板２８の下面に、圧電薄膜共振子からなる複数の弾性波素子３４と配線３６とが形成されている。複数の弾性波素子３４は、直列共振器Ｓ１１からＳ１３及び並列共振器Ｐ１１、Ｐ１２を構成する。１又は複数の直列共振器Ｓ１１からＳ１３は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に、配線３６を介して直列に接続されている。１又は複数の並列共振器Ｐ１１及びＰ１２は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に、配線３６を介して並列に接続されている。並列共振器Ｐ１１及びＰ１２は、配線３６を介してグランド端子ＧＮＤに接続されている。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。
実施例１の変形例１のように、基板２８下に、空洞２６に露出して弾性波素子３４が形成されていてもよい。これにより、複数のフィルタを有する小型な弾性波デバイスを得ることができる。例えば、複数の弾性波素子１８によって構成されるフィルタ及び複数の弾性波素子３４によって構成されるフィルタのいずれか一方を送信フィルタ、他方を受信フィルタとして、分波器となるようにしてもよい。
図７（ａ）から図７（ｃ）は、実施例１の変形例２から変形例４に係る弾性波デバイスの断面図である。図７（ａ）のように、実施例１の変形例２の弾性波デバイス１２０は、支持基板１０を貫通し、支持基板１０上の配線２０に電気的に接続されたビア配線３８が形成されている。ビア配線３８下には、外部との接続に用いられる端子４０が形成されている。その他の構成は、実施例１の変形例１と同じであり説明を省略する。実施例１の変形例２のように、支持基板１０側にもビア配線３８と端子４０とを形成し、支持基板１０の下側と基板２８の上側との両方から外部と接続できるようにしてもよい。
図７（ｂ）のように、実施例１の変形例３の弾性波デバイス１３０は、弾性波素子３４の代わりに、基板２８の下面に圧電基板１２が接合され、圧電基板１２の下面に弾性波素子１８が形成されている。その他の構成は、実施例１の変形例２と同じであり説明を省略する。実施例１の変形例３のように、基板２８下に形成される弾性波素子は、圧電薄膜共振子に限られず、弾性表面波素子の場合でもよい。
図７（ｃ）のように、実施例１の変形例４の弾性波デバイス１４０では、基板２８ａは、中央部分に凹みが形成されている。その他の構成は、実施例１の変形例２と同じであり説明を省略する。実施例１の変形例４のように、基板２８ａは、中央部分に凹みを有する形状をしている場合でもよい。
なお、実施例１の変形例１から変形例４では、基板２８下に弾性波素子が形成される場合を例に示したが、弾性波素子の代わりに又は弾性波素子に加えて、ＩＰＤ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐａｓｓｉｖｅ Ｄｅｖｉｃｅ：集積化受動部品）やチップ部品などが形成されてもよい。
図８は、実施例２に係る弾性波デバイスの平面図である。図８のように、実施例２の弾性波デバイス２００は、圧電基板１２ａが、弾性波素子１８が形成された領域に加えて、配線２０が形成された領域にも残存している。すなわち、突起電極２４と支持基板１０との間には圧電基板１２が形成されている。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。
実施例２においても、圧電基板１２ａは、枠体２２が形成された領域で除去されていることから、枠体２２は、線膨張係数の差が比較的小さい支持基板１０と基板２８とに接合される。このため、応力を緩和することができ、良好な信頼性が得られる。
図９は、実施例３に係る弾性波デバイスの平面図である。図９のように、実施例３の弾性波デバイス３００は、圧電基板１２ｂが、弾性波素子１８が形成された領域に加えて、配線２０が形成された領域にも残存しているが、突起電極２４が形成された領域においては除去されている。その他の構成は、実施例１と同じであり説明を省略する。
実施例３においては、圧電基板１２ｂは、枠体２２が形成された領域及び突起電極２４が形成された領域の両方で除去されていることから、枠体２２及び突起電極２４は、線膨張係数の差が比較的小さい支持基板１０と基板２８とに接合されるため、応力を緩和することができる。
なお、圧電基板は焦電体であり、応力及び／又は熱が加わると電荷が生じる。このため、圧電基板の面積が大きいと生じる電荷が多くなるため、弾性波素子が損傷する恐れがある。したがって、圧電基板の面積は小さいほうが好ましい。よって、実施例１の図３（ａ）のように、圧電基板１２は、弾性波素子１８が形成された領域でのみ残存し、その他の全ての領域において除去されている場合が好ましい。
なお、実施例１から実施例３では、支持基板１０と基板２８とが同じ材料からなる場合を例に示したが、これに限られない。支持基板１０と圧電基板１２と基板２８とが、圧電基板１２の面方向において、同じ方向における支持基板１０と圧電基板１２との線膨張係数の差よりも、当該同じ方向における支持基板１０と基板２８との線膨張係数の差が小さい関係を満たせば、支持基板１０と基板２８とは異なる材料からなる場合でもよい。例えば、支持基板１０及び基板２８の一方がサファイア基板で、他方がアルミナセラミック基板である場合や、一方がＳｉ基板で、他方がパイレックス（登録商標）ガラスなどのガラス基板である場合でもよい。なお、弾性波素子１８の特性を考慮すると、支持基板１０はサファイア基板である場合が好ましい。
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
１０ 支持基板
１２、１２ａ、１２ｂ 圧電基板
１８ 弾性波素子
２０ 配線
２２ 枠体
２４ 突起電極
２６ 空洞
２８、２８ａ 基板
３０ ビア配線
３２ 端子
３４ 弾性波素子
３６ 配線
３８ ビア配線
４０ 端子
１２、１２ａ、１２ｂ 圧電基板
１８ 弾性波素子
２０ 配線
２２ 枠体
２４ 突起電極
２６ 空洞
２８、２８ａ 基板
３０ ビア配線
３２ 端子
３４ 弾性波素子
３６ 配線
３８ ビア配線
４０ 端子
Claims (9)
- 支持基板と、
前記支持基板上に接合された圧電基板と、
前記圧電基板上に形成された第１弾性波素子と、
前記支持基板上に前記第１弾性波素子を囲んで設けられた枠体と、
前記枠体上に、前記第１弾性波素子が露出する空洞を前記圧電基板上に有して設けられた基板と、を備え、
前記圧電基板の面方向において、同じ方向における前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差よりも、前記同じ方向における前記支持基板と前記基板との線膨張係数の差が小さく、
前記第１弾性波素子が形成された領域の前記圧電基板は残存し、前記枠体が形成された領域の前記圧電基板は除去されていることを特徴とする弾性波デバイス。 - 前記支持基板と前記基板との間に、前記支持基板に設けられた前記第１弾性波素子に電気的に接続する配線と前記基板に設けられた配線とに接続する突起電極を備え、
前記突起電極が形成された領域の前記圧電基板は除去されていることを特徴とする請求項１記載の弾性波デバイス。 - 前記枠体は、前記同じ方向における前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差よりも、前記同じ方向における前記支持基板の線膨張係数との差が小さい材料を含むことを特徴とする請求項１または２記載の弾性波デバイス。
- 前記同じ方向は、前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差が最も大きくなる方向であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
- 前記支持基板と前記基板とは、同じ材料からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
- 前記支持基板は、サファイア基板であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
- 前記圧電基板は、タンタル酸リチウム基板またはニオブ酸リチウム基板であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
- 前記圧電基板は、回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板であり、
前記回転ＹカットＸ伝搬タンタル酸リチウム基板または前記回転ＹカットＸ伝搬ニオブ酸リチウム基板のＸ軸方向における前記支持基板と前記圧電基板との線膨張係数の差よりも、前記Ｘ軸方向における前記支持基板と前記基板との線膨張係数の差が小さいことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項記載の弾性波デバイス。 - 前記基板下に、前記空洞に露出して設けられた第２弾性波素子を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の弾性波デバイス。
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